閆 磊 梁 軍 董建將 孫曉冬 邵新然 蔡克瑞(牡丹江醫(yī)學(xué)院,黑龍江 牡丹江 157011)
缺血性腦血管病死亡率很高,腦缺血-再灌注是其主要的病理生理過程。淫羊藿是傳統(tǒng)中藥,淫羊藿苷(ICA)是淫羊藿中的主要活性成分。ICA具有調(diào)節(jié)免疫、抑制腫瘤、改善心腦血管功能、抗氧化損傷和抑制肝纖維化等功能[1-3]。本實驗通過建立大鼠腦缺血再灌注模型,探索ICA對大鼠腦缺血-再灌注損傷的保護作用及機制?,F(xiàn)報告如下。
1.1 實驗動物 SPF級大鼠40只,體質(zhì)量300~400 g,雌雄不限(牡丹江醫(yī)學(xué)院實驗動物中心提供),動物許可證號:SYXK(黑)2015-007。所有大鼠飼養(yǎng)于標準條件下,12 h明暗交替,室溫控制在20~25℃,自由攝食飲水。
1.2 試藥與儀器 淫羊藿苷(陜西西安飛達生物技術(shù)有限公司,批號20120516;純度98.56%),谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、一氧化氮(NO)、髓過氧化物酶(MPO)、一氧化氮合酶(NOS)檢測試劑盒(南京建成生物工程有限公司),腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、血清白細胞介素-1β(IL-1β)酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)試劑盒(武漢博士德生物工程有限公司)。
1.3 分組與造模 將大鼠隨機分成4組,即假手術(shù)組、模型組、ICA低劑量組(30 mg/kg)和ICA高劑量組(80 mg/kg),每組10只。術(shù)前給藥7 d,ICA低劑量組給予腹腔注射ICA(30 mg/kg)2 mL,ICA高劑量組給予腹腔注射ICA(80 mg/kg)2 mL,假手術(shù)組和模型組給予相同體積0.9%氯化鈉注射液,每日1次。制備腦缺血模型[4]:采用頸總動脈夾閉法。大鼠術(shù)前禁水4 h,禁食12 h,仰臥位固定后10%水合氯醛(300 mg/kg)腹腔注射麻醉,取頸部正中切口,鈍性分離頸總和頸內(nèi)、外動脈,結(jié)扎頸外動脈。夾閉頸總動脈后撤掉動脈夾恢復(fù)血流后縫合。假手術(shù)組僅剝離但不夾閉頸總動脈。大鼠術(shù)后均同等條件下正常飼養(yǎng),24 h后處死大鼠提取腦組織標本。
1.4 觀察指標 1) 測定腦組織 GSH-Px、SOD、MPO活性和MDA含量:將10%缺血側(cè)大鼠腦組織勻漿應(yīng)用GSH-Px、SOD、MPO、MDA試劑盒操作,測定GSHPx、SOD、MPO活性和MDA含量。測定腦組織NO含量、NOS活性[2]將 10%組織腦勻漿 4℃下離心 10 min(3 000 r/min),取上清液。應(yīng)用硝酸還原酶法測定NO含量,應(yīng)用比色法NOS活性。2)測定腦組織TNF-α的含量:將缺血側(cè)大鼠腦組織勻漿后應(yīng)用ELISA檢測試劑盒測定腦組織中TNF-α含量。3)測定血清IL-1β含量[5]:取頸靜脈血 2 mL,室溫靜置 1 h,離心 10 min(3 000 r/min),分離血清,-80 ℃保存,按 ELISA 檢測試劑盒說明書步驟操作測定血清IL-1β含量。
1.5 統(tǒng)計學(xué)處理 應(yīng)用SPSS for windows 16.0統(tǒng)計軟件。計量資料以(x±s)表示,采用單因素方差分析統(tǒng)計學(xué)方法對所得數(shù)據(jù)進行分析,組間兩兩比較LDS檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
2.1 各組大鼠腦組織GSH-Px、SOD活性的比較 見表1。與假手術(shù)組比較,模型組GSH-Px、SOD活性差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01);與模型組比較,ICA低劑量組和ICA高劑量組大鼠腦組織GSH-Px、SOD活性明顯增高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。
表1 各組大鼠腦組織 GSH-Px、SOD、MDA、MPO水平比較(x±s)
2.2 各組大鼠腦組織MDA含量、MPO活性比較 見表1。腦缺血-再灌注24 h后,與假手術(shù)組比較,模型組MDA含量、MPO活性差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01);與模型組比較,ICA低劑量組和ICA高劑量組大鼠腦組織MDA含量、MPO活性明顯減低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。
2.3 各組大鼠腦組織NO、NOS、TNF-α含量比較 見表2。腦缺血-再灌注24 h后,與假手術(shù)組比較,模型組 NO、NOS、TNF-α 含量差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01);與模型組比較,ICA低劑量組和ICA高劑量組大鼠腦組織NO、NOS、TNF-α含量明顯減低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。
表2 各組大鼠腦組織NO、NOS、TNF-α和血清IL-1β含量比較(x±s)
2.4 各組大鼠血清IL-1β含量比較 見表2。腦缺血-再灌注24 h后,與假手術(shù)組比較,模型組差異有統(tǒng)計學(xué)意義 (P<0.01);與模型組比較,ICA低劑量組和ICA高劑量組大鼠血清IL-1β含量明顯減低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。
腦缺血-再灌注損傷是在腦缺血基礎(chǔ)上再灌注導(dǎo)致的腦組織進一步損傷,最終會導(dǎo)致神經(jīng)細胞壞死或凋亡,其機制尚未完全明確。目前的研究表明,腦缺血-再灌注損傷主要與炎癥反應(yīng)、興奮性氨基酸、細胞內(nèi)鈣超載、氧自由基和細胞凋亡等幾方面有關(guān)[6]。缺血組織再灌注后,氧自由基可以引起微血管和實質(zhì)器官的損傷;興奮性氨基酸、細胞內(nèi)鈣超載和細胞凋亡可以對腦組織產(chǎn)生神經(jīng)毒性作用;炎癥因子的釋放可以加重炎癥反應(yīng)和細胞凋亡,并進一步增加腦水腫。因此,如何抑制腦缺血-再灌注氧自由基損傷、抑制神經(jīng)毒性作用和抑制炎癥反應(yīng)是已經(jīng)成為目前腦缺血疾病方面研究的熱點。
淫羊藿屬于小檗科淫羊藿屬植物。《神農(nóng)本草經(jīng)》中首次記載了淫羊藿具有強筋骨、滋補腎陽、祛風(fēng)濕等功效,以其干燥葉入藥,味辛、甘,性溫。ICA是傳統(tǒng)中藥淫羊藿的有效藥理成分。有研究發(fā)現(xiàn)ICA能夠上調(diào)神經(jīng)生長因子的表達,營養(yǎng)神經(jīng)細胞,改善記憶功能[7],因此ICA在抗神經(jīng)損傷領(lǐng)域有廣闊的研究前景[7-8]。但是其是否能在腦缺血-再灌注損傷中起到神經(jīng)保護作用及機制尚未得到闡述。
GSH-Px和SOD是機體內(nèi)清除自由基的重要抗氧化酶,其活性高低是反映機體清除氧自由基、抗氧化能力的重要指標。SOD在全身各組織廣泛分布,SOD可以與反應(yīng)形成H2O2,H2O2經(jīng)過過氧化物酶和GSHPx的催化生成水,從而清除自由基,保護細胞免受氧化性傷害。有研究顯示[9-11],腦缺血-再灌注模型中,上調(diào)SOD活性可有效減輕腦缺血再灌注引起的組織損傷。MDA是不飽和脂肪酸過氧化作用的終產(chǎn)物,可嚴重破壞細胞膜結(jié)構(gòu),導(dǎo)致細胞腫脹、壞死、細胞膜通透性增加,造成細胞損傷。MDA含量可以間接反映出細胞受自由基損害和過氧化的程度。通常將GSH-Px活性、SOD活性和MDA含量聯(lián)系起來作為評估機體清除氧自由基、抗氧化能力指標。本實驗發(fā)現(xiàn)ICA可以增高腦缺血-再灌注損傷大鼠腦組織GSH-Px、SOD活性,減低MDA含量,增強機體清除氧自由基的能力,抑制氧自由基損傷,具有神經(jīng)保護作用。
NO是廣泛分布于神經(jīng)組織中的一種新型生物信息傳遞分子。在腦缺血再灌注損傷中,NO具有神經(jīng)保護和神經(jīng)毒性雙重作用。機體健康狀態(tài)時NO可以通過增強突觸傳遞,抑制受體以及舒張血管增加腦血流量等機制起到腦神經(jīng)保護作用;但體內(nèi)NO積聚時,NO可通過損傷線粒體、鈣超載、細胞凋亡、介導(dǎo)興奮性氨基酸的毒性及氧自由基損害等機制對腦組織產(chǎn)生神經(jīng)毒性作用,加重腦缺血損傷。NO合成的限速酶是NOS,其活性是決定NO發(fā)揮保護或損傷雙重作用的關(guān)鍵因素[4,10]。本實驗發(fā)現(xiàn)ICA可以減少腦缺血-再灌注損傷大鼠腦組織NO含量、NOS活性,抑制NO增高導(dǎo)致的神經(jīng)毒性損傷,具有神經(jīng)保護作用。
炎癥反應(yīng)是腦缺血再灌注損傷影響因素中的重要的環(huán)節(jié)[13-14]。MPO是中性粒細胞的特異性標志物,MPO的活性可以反映炎癥反應(yīng)的程度[13]。 TNF-α、IL-1β 都是主要的促炎因子[14]:TNF-α的激活在腦缺血炎癥反應(yīng)中起著核心作用。TNF-α可以介導(dǎo)炎癥級聯(lián)反應(yīng),誘導(dǎo)巨噬細胞、內(nèi)皮細胞、膠質(zhì)細胞及炎癥遞質(zhì)等的表達,加重腦損傷[15];IL-1β可以誘導(dǎo)中性粒細胞黏附于內(nèi)皮細胞及其基質(zhì)并通過內(nèi)皮進入缺血區(qū),通過釋放氧自由基、堵塞微血管等途徑加重腦損傷[5]。本實驗發(fā)現(xiàn)ICA可以減少腦缺血-再灌注損傷大鼠腦組織MPO活性、TNF-α含量和血清IL-1β含量,抑制炎癥反應(yīng),具有神經(jīng)保護作用。
綜上所述,本實驗通過建立大鼠腦缺血-再灌注模型,發(fā)現(xiàn)ICA對大鼠腦缺血-再灌注損傷具有神經(jīng)保護作用,其機制可能與增高GSH-Px、SOD活性、降低MDA含量抑制氧自由基損傷;降低NO含量、NOS活性,抑制神經(jīng)毒性損傷;降低MPO活性、TNF-α、IL-1β含量抑制炎癥反應(yīng)損傷有關(guān)。